CN102576186A - 照明设备和使用该照明设备的投影型显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种照明设备包括：光源(101)；照明光学系统(102，103，104，106，107)，其将从光源(101)发射的多个颜色光束空间地分裂、迭加该多个颜色光束的分裂光束并且向显示元件(110)发射迭加光束；反射型偏振板(109)，其被布置在照明光学系统(102，103，104，106，107)和显示元件(110)之间并且透射第一偏振光并且将其偏振态与第一偏振光的偏振态不同的第二偏振光朝向照明光学系统(102，103，104，106，107)反射；反射元件(105)，该反射元件被设置在该多个颜色光束中的每一个均被照明光学系统空间地分裂的位置处，并且透射颜色光束的分裂光束，并且在多个颜色的多个透射光束中中将被反射型偏振板(109)反射的每一个颜色光束朝向反射型偏振板(109)反射；和位相差板(108)，其被布置在反射元件(105)和反射型偏振板(109)之间。

Description

照明设备和使用该照明设备的投影型显示设备
技术领域
本发明涉及一种用于由液晶投影仪表示的投影型显示设备的照明设备，特别地涉及一种照明包括反射型偏振转换元件的显示元件的照明设备。
背景技术
专利文献1和2讨论了一种使用LED(Light Emitting Diode：发光二极管)作为光源用于照明用作显示元件的DMD(DigitalMicromirror Device：数字微镜设备)的投影仪。预期这种类型的投影仪比使用放电灯的投影仪更大地降低成本，并且实现包括小型化、更低功耗和更宽颜色再现范围的性能。
还存在使用单一LCoS(Liquid Crystal on Silicon：硅基液晶)元件的投影仪(非专利文献1)，和使用三个液晶面板作为显示元件的投影仪(非专利文献2和3)。
在液晶投影仪中，通常，必须利用偏振光照明液晶面板。通常，来自LED的光是非偏振光。因此，当LED被用作用于照明液晶面板的光源时，优选的是来自LED的光被转换成偏振光以增加光利用率。
例如，当显示面板是TN液晶(Twisted Nematic Liquid Crystal：扭曲向列液晶)面板时，相对于来自LED的、包括相互正交的两个线偏振分量的非偏振光，线偏振分量中的一个被转换为类似于另一偏振分量。当这个偏振转换效率低时，光利用率下降。当未执行任何偏振转换时，大约一半的光未被用作照明光。
在于非专利文献1中描述的投影仪中，来自是光源的LED的光束被具有复合抛物面形状的光导部件大致转换成平行光束，该光导部件被称作CPC反射器。利用来自光导部件的平行光束照明显示面板。
四分之一波片和反射型偏振板在来自光导部件的光束的行进方向上定位。例如，该偏振板透射p偏振光而反射s偏振光。被偏振板反射的s偏振光通过四分之一波片。通过四分之一波片的光(圆偏振光)返回LED从而在LED的表面上反射。在LED的表面上反射的光被光导部件平行地转换，并且然后再次通过四分之一波片。
被偏振板反射的s偏振光的一部分被转换成p偏振光，该部分s偏振光已经在返回LED的过程中和在于LED的表面上反射以朝向偏振板行进的过程中两次通过四分之一波片。
另外，存在一种在专利文献3中讨论的照明设备。这个照明设备包括：光源；来自光源的光进入其一个端表面的玻璃杆；用于会聚已经从玻璃杆的另一个端表面出射的光束的会聚装置；和被设置在会聚装置形成多个光源像的位置处的PBS偏振转换阵列。
PBS偏振转换阵列具有被在一个方向上交替地布置的第一和第二棱镜。第一和第二棱镜中的每一个均是由附着到一起的两个直角棱镜(rectangular prism)构成的长方体形棱镜(rectangular parallelepipedprism)。
第一棱镜包括形成在直角棱镜的两个结合表面上以在反射s偏振光的同时透射p偏振光的偏振分离膜，并且该第一棱镜被配置为使得入射光能够以大约45度的入射角进入偏振分离膜。
第二棱镜包括形成在两个直角棱镜的结合表面上的反射膜，并且被配置为使得被第一棱镜的偏振分离膜反射的s偏振光能够以大约45度的入射角进入反射膜。在被反射膜反射的光的行进方向上定位的第二棱镜的表面是出射表面。用于将s偏振光转换成p偏振光的半波片形成在出射表面上。光屏蔽板形成在与第二棱镜的出射表面相对的表面上。
从第一棱镜出射的P偏振光在与从第二棱镜出射的P偏振光相同的方向上行进。会聚装置被构造为使得光源像形成在第一棱镜的入射平面上。
相关技术文献
专利文献
专利文献1：JP2006-106683A
专利文献2：JP2006-106682A
专利文献3：JP2000-206464A
非专利文献
非专利文献1：“Single-Panel LCoS Color Projector with LED LightSource”，SID 05DIGEST，pp1698-1701。
非专利文献2：“A Handheld Mini-Projector Using LED LightSources”，SID 05DIGEST，pp1706-1709。
非专利文献3：“Compact Three Panel LED Projector Engine forPortable Applications”，SID 06DIGEST，pp2011-2014。
发明内容
然而，在非专利文献1中提出的投影仪，具有以下问题。
被反射型偏振板反射的偏振分量的光有效率地返回LED的表面。然而，在LED的表面上，返回光的仅一部分被朝向偏振板反射。因此，在LED的表面上发生光损失，因此阻止了高偏振转换效率的实现。
因为在专利文献3中提出的照明设备使用PBS偏振转换阵列，所以难以小型化照明设备。例如，因为显示面板已经被小型化，所以可能要求PBS偏振转换阵列的棱镜的节距(pitch)是大约1mm。如果第一和第二棱镜被以如此节距形成，则将难以在第二棱镜上附着半波片。
因为预期显示面板将被进一步小型化，所以对于设备使用小型化PBS偏振转换阵列的要求在不久的将来将变得比目前更加强烈。
本发明的一个目的在于提供能够解决前述的问题并且提高偏振转换效率和由此提高光利用率的一种小型照明设备和使用该照明设备的投影型显示设备。
为了实现前述的目的，根据本发明的一种照明设备包括：
光源，该光源发射多个颜色光束；
照明光学系统，该照明光学系统将从光源发射的该多个颜色光束中的每一个空间地分裂、迭加该多个颜色光束中的每一个的分裂光束，并且向显示设备发射迭加光束；
反射型偏振板，该反射型偏振板被布置在照明光学系统和显示设备之间，并且透射第一偏振光并且将其偏振态与第一偏振光的偏振态不同的第二偏振光朝向照明光学系统反射；
反射元件，该反射元件被布置在该多个颜色光束中的每一个均被照明光学系统空间地分裂的位置处，并且透射颜色光束中的每一个的分裂光束，并且在已经透射通过反射型偏振板的颜色光束中的每一个的分裂光束中，将被反射型偏振板反射的每一个颜色光束朝向反射型偏振板反射；和
位相差板，该位相差板被布置在反射元件和反射型偏振板之间，
其中该反射元件包括：
第一反射部件，该第一反射部件透射该多个颜色光束中的部分颜色光束并且反射除了该透射的部分颜色光束之外的颜色光束；和
第二反射部件，该第二反射部件反射该部分颜色光束并且透射除了该透射的部分颜色光束之外的颜色光束。
根据本发明的一种投影型显示设备包括：
照明设备；
显示设备，该显示设备利用从照明设备发射的光照明；和
投影光学系统，该投影光学系统投影从显示设备输出的图像光，
其中该照明设备包括：
光源，该光源发射多个颜色光束；
照明光学系统，该照明光学系统将从光源发射的该多个颜色光束中的每一个空间地分裂、迭加该多个颜色光束中的每一个的分裂光束，并且向显示设备发射迭加光束；
反射型偏振板，该反射型偏振板被布置在照明光学系统和显示设备之间，并且透射第一偏振光并且将其偏振态与第一偏振光的偏振态不同的第二偏振光朝向照明光学系统反射；
反射元件，该反射元件被布置在该多个颜色光束中的每一个均被照明光学系统空间地分裂的位置处，并且透射颜色光束中的每一个的分裂光束，并且在已经透射通过反射型偏振板的颜色光束中的每一个的分裂光束中，将被反射型偏振板反射的每一个颜色光束朝向反射型偏振板反射；和
位相差板，该位相差板被布置在反射元件和反射型偏振板之间，
其中该反射元件包括：
第一反射部件，该第一反射部件透射该多个颜色光束中的部分颜色光束并且反射除了该透射的部分颜色光束之外的颜色光束；和
第二反射部件，该第二反射部件反射该部分颜色光束并且透射除了该透射的部分颜色光束之外的颜色光束。
附图简要说明
图1是示出根据本发明示例性实施例的照明设备的结构的示意图；
图2是示出图1所示照明设备的光源的结构的示意图；
图3A是示出图1所示照明设备的光导杆的透视图；
图3B是示出图1所示照明设备的光导杆的入射平面被划分的实例的示意图；
图3C是示出在图3B所示光导杆的入射平面的各个区域、绿色LED、蓝色LED和红色LED之间的关系的示意图；
图4A是示出图1所示照明设备的反射元件的透视图；
图4B是示出图1所示照明设备的反射元件的平面视图；
图5是示出形成在图4A所示反射元件上的第一反射膜的光谱透射特性的特性图；
图6是示出形成在图4A所示反射元件上的第二反射膜的光谱透射特性的特性图；
图7是示出用于在光束被从图1所示照明设备的绿色LED发射之后直至光束到达显示设备的光路(optical path)的光线追迹结果的示意图；
图8是示出用于在已经透射通过图1所示照明设备的反射元件的分裂绿色光束被反射型偏振板反射之后直至光束返回反射元件的光路的光线追迹结果的示意图；
图9是示出用于在光束被从图1所示照明设备的蓝色LED和红色LED发射之后直至光束到达显示设备的光路的光线追迹结果的示意图；
图10是示出用于在光束被从图1所示照明设备的蓝色LED发射之后直至光束到达显示设备的光路的光线追迹结果的示意图；
图11是示出用于在光束被从图1所示照明设备的红色LED发射之后直至光束到达显示设备的光路的光线追迹结果的示意图；
图12是示出用于在已经透射通过图1所示照明设备的反射元件的分裂蓝色光束被反射型偏振板反射之后直至光束返回反射元件的光路的光线追迹结果的示意图；
图13是示出根据本发明另一示例性实施例的照明设备的结构的示意图；
图14是示出根据本发明的另一个实施例的照明设备在红色LED、绿色LED、蓝色LED、黄色LED和光导杆的入射平面的各个区域之间的关系的示意图；
图15是示出具有图14所示结构的照明设备的反射元件的平面视图；
图16是示出具有根据本发明的照明设备的投影型显示设备的结构的示意图。
引用数字的说明
101    光源
102    光导杆
103，104，106，107    照明透镜
105    反射元件
108    位相差板
109    反射型偏振板
110    显示元件
具体实施方式
下面，将参考附图描述本发明的实施例。
(第一示例性实施例)
图1是示出根据本发明示例性实施例的照明设备的结构的示意图。
如在图1中所示，照明具有反射型偏振板109的显示元件110的、根据本实施例的照明设备，除了反射型偏振板109，还包括光源101、光导杆102、照明透镜103、104、106和107、反射元件105，和位相差板108。
反射型偏振板109例如是线栅类型的偏振板(a polarizing plate ofwire-grid type)，并且被配置为在入射光中透射第一偏振光(例如，P偏振光)而在与入射方向相反的方向上(朝向反射元件105)反射处于与第一偏振光的偏振态不同的偏振态的第二偏振光(例如，S偏振光)。
显示元件110包括例如液晶面板。对于反射型偏振板109和显示元件110这两者，可以使用在商业上可获得的产品。例如可以使用具有1.0英寸的对角尺寸的透射型液晶面板作为显示元件110。
反射型偏振板109优选地被布置为邻近显示元件110的显示平面(面板平面)。替代地，反射型偏振板109可以与显示元件110一起一体地形成。例如，当显示元件110是液晶面板时，反射型偏振板109可以与液晶面板的入射侧基板一起一体地形成。
光源101由例如LED代表的固态光源构成。具体地，光源101是由发射具有不同波长的颜色光束的多个LED构成的LED模块。
图2示出是光源101的一个实例的LED模块的结构。参考图2，LED模块10包括形成在基板11上的绿色LED 12、蓝色LED 13和红色LED 14。绿色LED 12具有尺寸为3mm ×8mm的矩形发光部。替代地，绿色LED 12可以由两个绿色LED构成，该两个绿色LED中的每一个均具有尺寸为3mm×4mm的发光部。
蓝色LED 13和红色LED 14每一个均具有尺寸为3mm×4mm的发光部。这些绿色LED 12、蓝色LED 13和红色LED 14的各个发光部被相邻地布置并且这些发光部的整体尺寸为6mm×8mm。
光源101被布置为使得图2所示包括绿色LED 12、蓝色LED 13和红色LED 14的各个发光部均面对光导杆102的第一平面(入射平面)。从包括绿色LED 12、蓝色LED 13和红色LED 14的各个发光部发射的光进入光导杆102的入射平面。该入射平面具有从每一个发光部发射的光进入的区域。
图3A示意性地示出光导杆102。图3B示意性地示出被布置于光导杆102的入射平面上并且从绿色LED 12、蓝色LED 13和红色LED 14的每一个发光部发射的光进入的区域。
如在图3A中所示，光导杆102由具有尺寸为8mm×6mm的横截面并且长度为20mm的长方体形杆构成。如在图3B中所示，光导杆102的入射平面被通过入射平面的中心(重心：median point)的第一和第二正交直线划分成四个区域1到4。这些区域中的每一个均具有3mm×4mm的尺寸。在图3B中，第一和第二直线分别地对应于表示Y轴和X轴的直线。
绿色LED 12被布置为使得其发光部面对区域1和2。蓝色LED 13被布置为使得其发光部面对区域4。红色LED 14被布置为使得其发光部面对区域3。
图3C示意性地示出在绿色LED 12、蓝色LED 13、红色LED 14和光导杆102的入射平面21的各个区域之间的关系。如在图3C中所示，从绿色LED 12发射的光进入区域1和2；从蓝色LED 13发射的光进入区域4；并且从红色LED 14发射的光进入区域3。
光导杆102可以由BK7构成，BK7由玻璃制成并且是廉价的。除了光学玻璃，光导杆102可以由光学塑料制成。光导杆102可以是中空类型的或者无任何中空部分的实心类型的。
在各个发光部和区域1到4之间的距离优选地尽可能短使得从包括绿色LED 12、蓝色LED 13和红色LED 14的各个发光部发射的光可靠地进入区域1到4。
在从光导杆102的第二平面(出射平面)出射的光的行进方向上相继地布置照明透镜103和104、反射元件105、照明透镜106和107、位相差板108、反射型偏振板109和显示元件110。
在光导杆102的出射平面上形成对应于包括绿色LED 12、蓝色LED 13和红色LED 14的各个发光部的光学像。各个光学像被照明透镜103、104、106和107在显示元件110的显示平面上聚焦。虽然照明透镜103、104、106和107是平凸透镜或者双凸透镜，但是它们可以是凹透镜。
包括照明透镜103、104、106和107的系统的光轴(公共轴)A与通过光导杆102的截面的中心(重心)的中心轴B匹配。关于反射元件105、位相差板108、反射型偏振板109和显示元件110，这些中心(重心)处于光轴A上。
从绿色LED 12发射并且进入光导杆102的入射平面的区域1和2的绿色光束，在光导杆102的内部平面上被反射，并且然后从光导杆102的出射平面出射以朝向照明透镜103行进。从蓝色LED 13发射并且进入光导杆102的入射平面的区域4的蓝色光束，在光导杆102的内部平面上被反射，并且然后从光导杆102的出射平面出射以朝向照明透镜103行进。从红色LED 14发射并且进入光导杆102的入射平面的区域3的红色光束，在光导杆102的内部平面上反射，并且然后从光导杆102的出射平面出射以朝向照明透镜103行进。
从光导杆102的出射平面出射的绿色、蓝色和红色光束中的每一个均被照明透镜103和104空间地分裂成多个光束。绿色、蓝色和红色光束中的每一个被分裂成的光束的数目取决于光在光导杆102的内部平面上被反射的次数。照明透镜106和107将被空间地分裂的每一种颜色的多个光束迭加并且利用迭加光束照明显示元件110。
换言之，光导杆102和照明透镜103、104、106和107形成照明光学系统，该照明光学系统将从光源101发射的每一种颜色的光束分裂成多个光束、将已经被分裂的每一种颜色的多个光束迭加、并且利用迭加光束照明显示元件110。
将来自反射型偏振板109的光向反射型偏振板109的方向反射的反射元件105被布置在从光导杆102的出射平面出射的绿色、蓝色和红色光束中的每一个均空间地分裂的位置处。例如，反射元件105被布置在照明透镜104和照明透镜106之间。
图4A是示出反射元件105的透视图并且图4B是示出反射元件105的平面视图。参考图4A和图4B，反射元件105由多个带状反射部件511到514和521到524构成，该带状反射部件通过铝气相沉积处理而形成在具有大约1mm的厚度的玻璃基板50上。反射部件511到514和521到524可以是介电聚合物。
从光导杆102的出射平面出射的绿色光束被照明透镜103和104空间地分裂并且然后分裂光束进入反射部件511到514。从光导杆102的出射平面出射的红色光束被照明透镜103和104空间地分裂并且然后分裂光束进入反射部件521到524。类似地，从光导杆102的出射平面出射的蓝色光束被照明透镜103和104空间地分裂并且然后分裂光束进入反射部件521到524。
图5示出反射部件511到514的光谱透射特性。在图5中，竖直轴表示透射率并且水平轴表示波长。如在图5中所示，反射部件511到514具有其透射具有绿色波长带的光并且反射红色和蓝色波长带的光的特性。
图6示出反射部件521到524的光谱透射特性。在图6中，竖直轴表示透射率，而水平轴表示波长。如在图6中所示，反射部件521到524具有其透射具有红色和蓝色波长带的光并且反射绿色波长带的光的特性。
如在图4B中所示，反射部件511到514和反射部件521到524被在Y轴的方向上相继地布置。当从垂直于光导杆102的入射平面的方向观察时，图3B所示Y轴的方向与图4B所示Y轴的方向匹配。反射元件105的重心(对应于图4B的X轴和Y轴的交叉点)处于反射部件513和反射部件522的边界的中心并且这个重心处于光轴A上。
在反射元件105的位置处形成光导杆102的出射平面的多个光学像(虚像)。在反射元件105的位置处形成的各个光学像对应于红色、绿色和蓝色中的各个颜色的分裂光束，并且这些像在其竖直方向上(图4B的Y轴的方向)具有大约5mm的宽度。对应于红色和蓝色光束的光学像形成在反射元件105的反射部件521到524上。对应于绿色光束的光学像形成在反射元件105的反射部件511到514上。
对应于第二偏振光在反射型偏振板111上形成的像(对应于在光导杆102的出射平面上的红色、绿色和蓝色中的各个颜色的光学像的像)，在反射元件105的位置处形成多个光学像(虚像)。在反射元件105的位置处形成的各个光学像对应于红色、绿色和蓝色中的各个颜色的各个分裂光束，并且这些像在其竖直方向上(图4B的Y轴的方向)具有大约5mm的宽度。对应于红色和蓝色光束的光学像形成在反射元件105的反射部件511到514中的任何一个上。对应于绿色光束的光学像形成在反射元件105的反射部件521到524中的任何一个上。
反射部件511到514和521到524中的每一个均对应于前述的光学像(虚像)而具有大约5mm的宽度。形成在反射元件105上的反射部件不限于图4A和图4B所示的反射部件。形成在反射元件105上的反射部件的数目和其宽度取决于由从光导杆102的出射平面出射的每一个光束分裂的光束的数目和每一个光束的尺寸。
位相差板108是1/4波长板并且被布置在照明透镜107和反射型偏振板109之间。替代地，位相差板108可以被布置在任何位置处，只要它被布置在反射元件105和反射型偏振板109之间。
在图1所示结构中，位相差板108被与其它部件独立地设置。替代地，位相差板108可以附着到是平凸透镜的照明透镜107的平面侧，该平面侧面向显示元件110。这个结构允许公共地使用玻璃基板，从而使得照明设备的构成部件的数目减少。
替代地，位相差板108可以与反射元件105一起一体地形成。例如，位相差板108可以附着到图4A所示玻璃基板50的与反射部件平面(在其上形成反射部件511到514和521到524)相对的平面。类似地，这个结构允许照明设备的构成部件的数目减少。
在图1所示照明设备中，形成照明光学系统的照明透镜组包括四个照明透镜103、104、106和107。替代地，照明透镜组可以由任何透镜结构构成，只要它能够将形成在光导杆102的出射平面上的光学像聚焦在显示元件110的显示平面上。
更加优选地，关于照明透镜103、104、106和107的光学参数(在曲率半径、间隔和光轴之间的关系)需要满足以下两个条件。
第一条件是将形成在光导杆102的出射平面上的光学像聚焦在显示元件112的显示平面上。
第二条件是，将从光导杆102的出射平面输出的红色、绿色和蓝色颜色的光束中的每一个空间地分裂成多个光束，并且在分裂位置处，向被布置在分裂光束之间的区域返回来自反射型偏振板109的反射光。
下面，将详细描述根据这个实施例的照明设备的操作。
(1)从光源101的绿色LED 12发射的绿色光束的操作：
图7是示出用于在光束从绿色LED 12发射之后直至它到达显示元件110的光路的光线追迹结果的示意图。在图7中，Y轴是垂直于光轴A的方向并且对应于在显示元件110的显示平面(面板平面)上形成的图像的竖直方向。Z轴对应于沿着光轴A的方向。
参考图7，从绿色LED 12发射的非偏振绿色光束进入图3B所示光导杆102的入射平面的区域1和2。在图7中，区域1和2处于光导杆102的中心轴B上方。
进入光导杆102的绿色光在光进行传播的同时在光导杆102的内部平面上被反复地反射并且最终到达光导杆102的出射平面。在光在光导杆102中传播期间，光的照度被均等化。即使从绿色LED 12发射的光的照度是不规则的，因为光导杆102将照度均等化，所以从光导杆102的出射平面出射的光的照度也被均等地分布。
形成在光导杆102的出射平面上的照明信息(矩形绿色光源像)被由照明透镜103、104、106和107构成的照明透镜组聚焦在显示元件110的显示平面(面板平面)上。
从光导杆102的出射平面出射的非偏振绿色光束被照明透镜103和104空间地分裂成多个光束。被照明透镜103和104分裂的光束的数目取决于光在光导杆102中传播期间光被反射的次数。
在图7中，从光导杆102出射的非偏振绿色光束被分裂成三个光束。考虑到表示距光轴A的高度的分裂光束31的光线高度(光线高度是在Y轴方向上的高度)为最小，显然分裂光束31并不处于光轴A上。这是由以下事实引起的，即，如在图3B中所示，因为光导杆102的入射平面的、从绿色LED 12发射的非偏振绿色光束进入其中的区域处于光导杆102的中心轴B上方，所以分裂光束31在它相对于光轴A改变时放大。
反射元件105被布置为使得被照明透镜103和104分裂的绿色光束中的每一个均透射通过反射部件511到514中的任何一个。例如，分裂光束31透射通过反射部件513。分裂绿色光束中的每一个均通过反射元件105，而几乎无任何由反射部件521到524引起的屏蔽所造成的光损耗。
已经通过反射元件105的分裂绿色光束中的每一个均被照明透镜106和107迭加并且然后通过位相差板108到达反射型偏振板109。
虽然反射型偏振板109透射已经通过位相差板108的光束(非偏振光)的第一线偏振光(例如，P偏振光)，但是反射型偏振板109在位相差板108的方向上反射光束的第二线偏振光(例如，S偏振光)。
透射通过反射型偏振板109的第一线偏振光到达显示元件110的显示平面(面板平面)。利用被照明透镜106和107迭加的、分裂绿色光束的迭加绿色光束的第一线偏振光照明显示元件110。结果，能够提供具有均等照度分布的绿色照明光束。
在另一方面，被反射型偏振板109反射的第二线偏振光(S偏振光)通过位相差板108并且然后通过照明透镜106和107到达反射元件105的反射部件521到524中的任何一个。反射元件105的反射部件521到524中的任何一个均向反射型偏振板109的方向反射来自反射型偏振板109的反射的绿色光束(S偏振光)。
图8是示出用于在已经透射通过反射元件105的分裂绿色光束被反射型偏振板109反射之后直至光束返回反射元件105的光路的光线追迹结果的示意图。在图8中，已经透射通过图4A和图4B所示反射元件105的反射部件512、513和514上的特定区域(点)的绿色光线由光线41指示。在图8中，Y轴是垂直于光轴A的方向并且对应于在显示元件110的显示平面(面板平面)上形成的图像的竖直方向。Z轴对应于沿着光轴A的方向。
已经通过反射元件105的绿色光线41相继地通过照明透镜106和107和位相差板108并且然后到达反射型偏振板109。当绿色光线41恰好已经通过反射元件105时以及在它们已经通过位相差板108之后，绿色光线41是非偏振光。
已经通过位相差板108的绿色光线41的第一线偏振光透射通过反射型偏振板109，而第二线偏振光被反射型偏振板109在位相差板108的方向上反射。
被反射型偏振板109反射的绿色光线的第二线偏振光通过位相差板108、变成圆偏振光、并且然后到达照明透镜107。已经通过位相差板108的光线(圆偏振光)被照明透镜106和107会聚在图4A和图4B所示反射元件105的反射部件521、522和523上。会聚光线是光线42。
当从垂直于反射元件105的入射平面(或者出射平面)的方向(在光轴A的方向上)观察时，光线41在反射部件512、513和514上透射通过的位置和光线42在反射部件521、522和523上照明的位置相对于光轴A是点对称的。
在反射元件105中，反射光线42在反射型偏振板109的方向上被反射部件521、522和523反射。被反射部件521、522和523反射的光束(圆偏振光)相继地通过照明透镜106和107和位相差板108并且然后到达反射型偏振板109。
来自反射元件105的反射光束(圆偏振光)被位相差板108转换成第一偏振光(P偏振光)。来自位相差板108的第一偏振光(P偏振光)透射通过反射型偏振板109并且然后到达显示元件110。
(2)分别地从光源101的蓝色LED 13和红色LED 14发射的蓝色和红色光束的操作：
图9是示出用于在光束被从蓝色LED 13和红色LED 14发射之后直至光束到达显示元件110的光路的光线追迹结果的示意图。在图9中，Y轴是垂直于光轴A的方向并且对应于在显示元件110的显示平面(面板平面)上形成的图像的竖直方向。Z轴对应于沿着光轴A的方向。在图9中，红色LED 14被布置于图的远侧上，而蓝色LED 13被布置于图的近侧上。在图9所示实例中，从蓝色LED 13发射的光束与从红色LED 14发射的光束交迭。
图10是示出用于在光束被从蓝色LED 13发射之后直至光束到达显示元件110的光路的光线追迹结果的示意图。在图10中，X轴是垂直于图9所示Y轴的方向并且对应于在显示元件110的显示平面(面板平面)上形成的图像的水平方向。Z轴对应于沿着光轴A的方向。
图11是示出用于在光束被从红色LED 14发射之后直至光束到达显示元件110的光路的光线追迹结果的示意图。在图11中，X轴是垂直于图9所示Y轴的方向并且对应于在显示元件110的显示平面(面板平面)上形成的图像的水平方向。Z轴对应于沿着光轴A的方向。
参考图9和图10，从蓝色LED 13发射的非偏振光的蓝色光束进入图3B所示光导杆102的入射平面的区域4。在图9中，区域3处于光导杆102的中心轴下方。
进入光导杆102的蓝色光在光进行传播的同时在光导杆102的内部平面上被反复地反射并且最终到达光导杆102的出射平面。在光在光导杆102中传播期间，光的照度被均等化。即使从蓝色LED 13发射的光的照度是不规则的，因为光导杆102使照度均等化，所以从光导杆102的出射平面出射的光的照度也被均等地分布。
形成在光导杆102的出射平面上的照明信息(矩形蓝色光源像)被由照明透镜103、104、106和107构成的照明透镜组聚焦在显示元件110的显示平面(面板平面)上。
从光导杆102的出射平面出射的非偏振蓝色光束被照明透镜103和104空间地分裂成多个光束。被照明透镜103和104分裂的光束的数目取决于光在光导杆102中传播期间光被反射的次数。
在图9和图10中，从光导杆102出射的非偏振光的蓝色光束被分裂成三个光束。反射元件105被布置为使得被照明透镜103和104分裂的蓝色光束中的每一个均透射通过反射部件521到524中的任何一个。分裂蓝色光束中的每一个均通过反射元件105，而几乎无任何由反射部件511到514引起的屏蔽所造成的光损耗。
已经通过反射元件105的分裂蓝色光束中的每一个均被照明透镜106和107迭加并且然后通过位相差板108到达反射型偏振板109。
虽然已经通过位相差板108的光束(非偏振光)的第一线偏振光(例如，P偏振光)透射通过反射型偏振板109，但是第二线偏振光(例如，S偏振光)被反射型偏振板109在位相差板108的方向上反射。
已经透射通过反射型偏振板109的第一线偏振光到达显示元件110的显示平面(面板平面)。利用被照明透镜106和107迭加的蓝色光束的第一线偏振光照明显示元件110。结果，能够提供具有均等照度分布的蓝色照明光。
在另一方面，被反射型偏振板109反射的第二线偏振光(S偏振光)通过位相差板108并且然后通过照明透镜106和107到达反射元件105的反射部件511到514。在反射元件105中，来自反射型偏振板109的反射蓝色光束(S偏振光)在反射型偏振板109的方向上被反射部件511到514中的任何一个反射。
图12是示出用于在已经透射通过反射元件105的分裂蓝色光束被反射型偏振板109反射之后直至光束返回反射元件105的光路的光线追迹结果的示意图。在图12中，已经透射通过在图4A和图4B所示反射元件105的反射部件511、512和513上的特定区域(点)的蓝色光线由光线43指示。在图12中，Y轴是垂直于光轴A的方向并且对应于在显示元件110的显示平面(面板平面)上形成的图像的竖直方向。Z轴对应于沿着光轴A的方向。
已经通过反射元件105的蓝色光线43相继地通过照明透镜106和107和位相差板108并且然后到达反射型偏振板109。当蓝色光线43恰好已经通过反射元件105时以及在它们已经通过位相差板108之后，蓝色光线43是非偏振光。
已经通过位相差板108的蓝色光线43的第一线偏振光透射通过反射型偏振板109，而第二线偏振光被反射型偏振板109在位相差板108的方向上反射。
被反射型偏振板109反射的蓝色光线的第二线偏振光通过位相差板108、变成圆偏振光、并且然后到达照明透镜107。来自位相差板108的光线(圆偏振光)被照明透镜106和107会聚在图4A和图4B所示反射元件105的反射部件512、513和514上。会聚光线是光线44。
当从垂直于反射元件105的入射平面(或者出射平面)的方向(在光轴A的方向上)观察时，光线43在反射部件521、522和523上透射通过的位置和光线44在反射部件512、513和514上照射的位置相对于光轴A是点对称的。
在反射元件105中，反射光线44在反射型偏振板109的方向上被反射部件512、513和514反射。被反射部件512、513和514反射的光束(圆偏振光)相继地通过照明透镜106和107和位相差板108并且然后到达反射型偏振板109。
来自反射元件105的反射光束(圆偏振光)被位相差板108转换成第一偏振光(P偏振光)。来自位相差板108的第一偏振光(P偏振光)透射通过反射型偏振板109并且然后到达显示元件110。
如在图9和图11中所示，从红色LED 14发射的红色光束的操作与如上所述从蓝色LED 13发射的蓝色光束的操作相同。
根据这个实施例的照明设备，相对于分别地从绿色LED 12、蓝色LED 13和红色LED 14发射的绿色、蓝色和红色光束，被反射型偏振板109反射的每一种颜色光的大部分均到达反射元件105的、相应的反射部件。当以下第一到第三条件得以满足时，这个操作完成。
作为第一条件，被布置于由照明透镜103、104、106和107构成的透镜组的两侧(入射侧和出射侧)上的光导杆102的出射平面和显示元件110的显示平面(面板平面)需要是相互共轭的并且还需要将反射型偏振板109布置为与显示元件110的显示平面邻近。
作为第二条件，当从垂直于光导杆102的入射平面的方向观察时，绿色LED 12、蓝色LED 13和红色LED 14中的每一个的发射中心均需要与光导杆102的中心轴分开。更加具体地，分别地从绿色LED 12、蓝色LED 13和红色LED 14发射的绿色、蓝色和红色光束需要进入多个区域中的不同区域，该多个区域被通过光导杆102的入射平面的中心(重心)的两条正交直线划分。
作为第三条件，反射元件105需要被布置在从绿色LED 12、蓝色LED 13和红色LED 14发射的绿色、蓝色和红色光束空间地分裂的位置处。更加具体地，当从垂直于光导杆102的入射平面的方向观察时，透射部分绿色、蓝色和红色光束并且反射其余颜色光束的第一反射部件和反射部分颜色光束并且透射其余颜色光束的第二反射部件需要在划分入射平面的直线(例如，图3B的Y轴)的方向上被交替地布置。
当满足这些条件时，被反射型偏振板109反射的颜色光束的大部分能够被反射元件105的相应的反射部件在反射型偏振板109的方向上反射以便再利用它们。结果，光利用率能够提高。
因为反射元件105的反射部件511到514和反射部件521到524能够容易地通过气相沉积处理形成，所以能够容易地以大约1mm的节距形成反射部件。因此，不像使用不能被小型化的PBS偏振光转换阵列的照明设备，具有前述的结构的照明设备能够被小型化。
因为反射红色和蓝色光束的反射部件511到514被布置在并不与被照明透镜103和104空间地分裂的分裂红色和蓝色光束对应的位置处，所以红色和蓝色光束的大部分通过反射元件105。类似地，因为反射绿色光束的反射部件521到524被布置在并不与被照明透镜103和104空间地分裂的绿色光束对应的位置处，所以分裂绿色光束的大部分通过反射元件105。因此，光利用率能够进一步提高。
虽然图4所示反射元件105的反射部件被以带状形成，但是它们可以被以非带状形成。进一步替代地，可以仅在第二偏振光在反射型偏振板111上形成多个光学颜色像(虚像)(对应于在光导杆102的出射平面上的各个颜色像的像)的区域中形成反射部件。
替代地，反射元件105可以被布置在照明透镜组中的任何位置处，只要反射元件105透射已经通过光导杆102的颜色光束并且将被反射型偏振板109反射的至少部分颜色光束在反射型偏振板109的方向上反射。然而，注意取决于反射元件105的位置，通过反射型偏振板109的光的量与返回反射型偏振板109的光的量的比率可以降低并且由此光利用率的效果可以被减半。
光源101可以是除了LED之外的光源。例如，电弧放电灯可以被用作光源101。在此情形中，使用会聚透镜来使从灯发射的光进入光导杆102的入射平面。
该照明光学系统包括四个照明透镜103、104、106和107。替代地，该照明光学系统可以具有任何结构，只要照明光学系统的照明透镜组能够将形成在光导杆102的出射平面上的光学像聚焦在显示元件110的显示平面上、将已经通过光导杆102的出射平面的光束空间地分裂、并且向并不与分裂光束对应的区域返回被反射型偏振板109反射的光束。该照明光学系统可以包括其它光学部件，以及光导杆102和照明透镜103、104、106和107。
光源101具有图2所示结构(红色LED、绿色LED和蓝色LED形成在同一基板上)。替代地，红色LED、绿色LED和蓝色LED可以形成在不同的基板上并且可以使已经通过各个基板的光束进入光导杆102。
图13示意性地示出根据本发明的另一个实施例的照明设备的特征部分，其中红色LED、绿色LED和蓝色LED被布置于不同基板上。
参考图13，该照明设备设置有具有在绿色波长带中的峰值波长的光源96G和97G；具有在红色波长带中的峰值波长的光源98R；和具有在蓝色波长带中的峰值波长的光源99B。这些光源是固态光源(例如，LED)。
从光源96G发射的光进入光导杆91G的一个平面(入射平面)，而从光源97G发射的光进入光导杆92G的一个平面(入射平面)。光导杆91G和92G由长方体形杆部件和直角棱镜部件制成。形成直角棱镜部件的直角的两个平面中的一个被光学连接到杆部件的入射平面的相对的平面，并且形成直角的另一个平面被光学连接到光导杆902的一个平面(入射平面)。在上下文中，“光学连接”意味着这种光学部件被连接为使得从一个光学部件的平面发射的光的大部分进入另一个光学部件的平面。
光导杆902的另一个平面(出射平面)被光学连接到图3B所示光导杆102的入射平面的区域1和2。
从光源98R发射的光进入光导杆93R的一个平面(入射平面)，而从光源98B发射的光进入光导杆94B的一个平面(入射平面)。类似地，光导杆93R和94B由长方体形杆部件和直角棱镜部件制成。
在光导杆93R中，形成直角棱镜部件的直角的两个平面中的一个被光学连接到杆部件的入射平面的相对的平面，并且形成直角的另一个平面被光学连接到在图3B所示光导杆102的入射平面上的区域4。
在光导杆94B中，形成直角棱镜部件的直角的两个平面中的一个被光学连接到杆部件的入射平面的相对的平面，并且形成直角的另一个平面被光学连接到在图3B所示光导杆102的入射平面上的区域4。
类似地，根据这个实施例的、具有图13所示结构的照明设备具有与前述的实施例相同的作用和效果。
根据前述的实施例中的每一个的照明设备只是实例并且因此结构可以被适当地改变。例如，光源101使用红色、绿色和蓝色LED这三个LED。替代地，光源101可以使用发射具有不同波长的光束的多个固态光源(例如，LED)。
下面，将描述使用红色、绿色、蓝色和黄色LED这四个LED的照明设备。
图14示意性地示出在红色LED、绿色LED、蓝色LED、黄色LED和光导杆102的入射平面21的各个区域之间的关系。如在图14中所示，从绿色LED发射的光进入区域1；从蓝色LED发射的光进入区域2；从红色LED发射的光进入区域3；并且从黄色LED发射的光进入区域4。
图15是示出反射元件105的平面视图。参考图15，反射元件105由多个带状反射部件1511到1514和1521到1524构成，该带状反射部件通过铝气相沉积处理而形成在具有大约1mm的厚度的玻璃基板50上。反射部件1511到1514和1521到1524可以是介电聚合物。
从光导杆102的出射平面出射的各个绿色和蓝色光束被照明透镜103和104空间地分裂并且然后分裂光束进入反射部件1511到1514。从光导杆102的出射平面出射的各个红色和黄色光束被照明透镜103和104空间地分裂并且然后分裂光束进入反射部件1521到1524。
反射部件1511到1514具有其透射绿色和蓝色波长带的光并且反射黄色和红色波长带的光的特性。相反，反射部件1521到1524具有其透射黄色和红色波长带的光并且反射绿色和蓝色波长带的光的特性。
当图14和图15所示结构被应用于图1所示照明设备时，它如下地操作。
从光导杆102的出射平面出射的非偏振光的绿色光束被照明透镜103和104空间地分裂成多个光束。类似地，从光导杆102的出射平面出射的非偏振光的蓝色光束被照明透镜103和104空间地分裂成多个光束。这些分裂绿色和蓝色光束中的每一个均通过反射元件105的反射部件1512到1514并且通过图7所示光路到达反射型偏振板109。
已经透射通过反射型偏振板109的第一线偏振光到达显示元件110的显示平面(面板平面)。利用被照明透镜106和107迭加的分裂绿色和蓝色光束的迭加绿色和蓝色光束的第一线偏振光照明显示元件110。结果，能够提供具有均等照度分布的绿色和蓝色照明光束。
在另一方面，被反射型偏振板109反射的绿色和蓝色光束的第二线偏振光(S偏振光)通过图8所示光路到达反射元件105的反射部件1521到1523。反射元件105的反射部件1521到1523在反射型偏振板109的方向上反射来自反射型偏振板109的反射的绿色和蓝色光束(S偏振光)。
被反射部件1521到1523反射的绿色和蓝色光束(圆偏振光)相继地通过照明透镜106和107和位相差板108并且到达反射型偏振板109。
被反射元件105反射的光束(圆偏振光)被位相差板108转换成第一偏振光(P偏振光)。已经通过位相差板108的第一偏振光(P偏振光)透射通过反射型偏振板109并且到达显示元件110。
从光导杆102的出射平面出射的非偏振光的红色光束被照明透镜103和104空间地分裂成多个光束。类似地，从光导杆102的出射平面出射的非偏振光的黄色光束被照明透镜103和104空间地分裂成多个光束。这些分裂红色和黄色光束中的每一个均通过反射元件105的反射部件1521到1523并且通过图9所示光路到达反射型偏振板109。
已经透射通过反射型偏振板109的第一线偏振光到达显示元件110的显示平面(面板平面)。利用被照明透镜106和107迭加的分裂红色和黄色光束的迭加红色和黄色光束的第一线偏振光照明显示元件110。结果，能够提供具有均等照度分布的红色和黄色照明光束。
在另一方面，被反射型偏振板109反射的红色和黄色光束的第二线偏振光(S偏振光)通过图12所示光路到达反射元件105的反射部件1512到1514。反射元件105的反射部件1512到1514在反射型偏振板109的方向上反射来自反射型偏振板109的反射的红色和黄色光束(S偏振光)。
被反射部件1512到1514反射的红色和黄色光束(圆偏振光)相继地通过照明透镜106和107和位相差板108并且到达反射型偏振板109。
被反射元件105反射的光束(圆偏振光)被位相差板108转换成第一偏振光(P偏振光)。已经通过位相差板108的第一偏振光(P偏振光)透射通过反射型偏振板109并且到达显示元件110。
当根据这个实施例的照明设备如上所述地操作时，它具有与前述的实施例中的每一个相同的作用和效果。另外，当黄色光束被添加到红色、绿色和蓝色光束时，该照明设备能够以比前述的实施例中的每一个更高的颜色再现性提供照明光。
替代地，在图14和图15所示结构中可以代替黄色LED而使用蓝绿色LED。在此情形中，在图14中，从绿色LED发射的光进入区域1；从蓝绿色LED发射的光进入区域2；从红色LED发射的光进入区域3；并且从蓝色LED发射的光进入区域4。在图15中，反射部件1511到1514具有其透射绿色和蓝绿色光束并且反射红色和蓝色光束的特性，而反射部件1521到1524具有其透射红色和蓝色光束并且反射绿色和蓝绿色光束的特性。
能够通过组合白色LED和磷光体而容易地生产黄色LED和蓝绿色LED。
其它光导杆可以被布置为使得从红色LED、绿色LED、蓝色LED和黄色LED(或者蓝绿色LED)发射的光束进入光导杆102的入射平面21的相应的区域。具体地，这些光导杆可以具有使从红色LED发射的红色光束进入区域3的第一光导杆；使从绿色LED发射的绿色光束进入区域1的第二光导杆；使从蓝色LED发射的蓝色光束进入区域2的第三光导杆；和使从黄色LED(或者蓝绿色LED)发射的黄色(或者蓝绿色)光束进入区域4的第四光导杆。
根据前述的实施例中的每一个的照明设备均使用具有红色、绿色和蓝色这三种颜色的光源或者具有红色、绿色、蓝色和黄色(或者蓝绿色)这四种颜色的光源。替代地，照明设备可以使用另一种类型的光源，只要该光源发射两种或者更多种颜色的光束。当使用具有两种颜色的光源时，光导杆102的入射平面21需要具有被通过入射平面21的重心的直线划分的两个区域，使得第一颜色光束进入一个区域(图3B的区域1和2)并且第二光束进入另一个区域(图3B的区域3和4)。另外，图4A所示反射部件511到514需要具有其透射第一颜色光束并且反射第二颜色光束的特性并且反射部件521到524需要具有其透射第二颜色光束并且反射第一颜色光束的特性。
如上所述，根据本发明的一个方面的照明设备包括：光源，其发射多个颜色光束；照明光学系统，其将从光源发射的该多个颜色光束中的每一个空间地分裂、迭加多个颜色光束中的每一个的分裂光束，并且向显示元件发射迭加光束；反射型偏振板，其被布置在照明光学系统和显示元件之间并且透射第一偏振光且将其偏振态与第一偏振光的偏振态不同的第二偏振光朝向照明光学系统反射；反射元件，该反射元件被布置在该多个颜色光束中的每一个均被照明光学系统空间地分裂的位置处，并且透射颜色光束中的每一个的分裂光束，并且在已经透射通过反射型偏振板的颜色光束中的每一个的分裂光束中，将被反射型偏振板反射的每一个颜色光束朝向反射型偏振板反射；和位相差板，其被布置在反射元件和反射型偏振板之间。该反射元件包括第一反射部件，其透射该多个颜色光束中的部分颜色光束并且反射除了该透射的部分颜色光束之外的颜色光束；和第二反射部件，其反射该部分颜色光束并且透射除了该透射的部分颜色光束之外的颜色光束。
当照明设备具有前述的结构时，被反射型偏振板反射的各个颜色光束的大部分均能够被反射元件的第一和第二反射部件在反射型偏振板的方向上反射以便再利用它们。结果，光利用率能够提高。
能够通过气相沉积处理容易地生产反射元件的第一和第二反射部件。因此，能够容易地以大约1mm的节距形成第一和第二反射部件。结果，不像使用不能被容易地小型化的PBS偏振光转换阵列的照明设备，具有前述的结构的照明设备能够被小型化。
下面，将描述使用根据本发明的照明设备的投影型显示设备的结构。
图16是示出具有根据本发明的照明设备的投影型显示设备的结构的示意图。
图16所示投影型显示设备是单板型液晶投影仪。该投影仪包括控制部100、显示元件110、照明设备111和投影光学系统112作为主要部分。
照明设备111具有前述的实施例中的一个的结构。显示元件110设置有诸如透射型TN液晶面板或者LCoS面板的液晶面板。从照明设备111输出的预定偏振光(P偏振光或者S偏振光)的颜色光束(红色、绿色和蓝色)被发射到液晶面板。
控制部100基于从外部图像供应设备供应的图像信号(红色、绿色和蓝色)控制照明设备111的光源101和显示元件110的液晶面板从而以时分基础显示红色、绿色和蓝色图像。例如，当光源101设置有图2所示绿色LED 12、蓝色LED 13和红色LED 14时，控制部100在红色图像显示时段期间打开红色LED 14以在液晶面板上显示红色图像；在绿色图像显示时段期间打开绿色LED 12以在液晶面板上显示绿色图像；并且在蓝色图像显示时段期间打开蓝色LED 13以在液晶面板上显示蓝色图像。
投影光学系统112在屏幕(未示出)上投影由显示元件110显示的图像(红色、绿色和蓝色)。投影光学系统112的光瞳处于照明设备111的光学系统(图1所示照明透镜103、104、106和107)的焦点位置。换言之，照明设备111的光学系统和投影光学系统112形成远心系统。
因为根据这个实施例的投影型显示设备的照明设备向液晶面板发射高度有效率的照明光，所以该投影型显示设备能够提供明亮的投影图像。
替代地，前述的投影型显示设备可以使用根据本发明的另一个实施例的照明设备作为照明设备111。
替代地，照明设备111可以是如在图14和图15中所示具有红色、绿色、蓝色和黄色LED的照明设备。在此情形中，控制部100可以控制光源101在绿色图像显示时段期间同时地打开绿色LED和黄色LED这两者。类似地，控制部100可以控制光源101在红色图像显示时段期间同时地打开红色LED和黄色LED这两者。类似地，控制部100可以控制光源101在绿色图像显示时段期间同时地打开绿色LED和黄色LED这两者并且在红色图像显示时段期间同时地打开红色LED和黄色LED这两者。
替代地，照明设备111可以是具有红色、绿色、蓝色和蓝绿色LED的照明设备。在此情形中，控制部100可以控制光源101在绿色图像显示时段期间同时地打开绿色LED和蓝色LED这两者。类似地，控制部100可以控制光源101在蓝色图像显示时段期间同时地打开蓝色LED和蓝绿色LED这两者。类似地，控制部100可以控制光源101在绿色图像显示时段期间同时地打开蓝色LED和蓝绿色LED这两者并且在蓝色图像显示时段期间打开蓝色LED和蓝绿色LED这两者。
根据前述的实施例中的每一个，该照明设备能够发射包含红色、绿色和蓝色的白光(或者包含红色、绿色、蓝色和黄色的白光或者包含红色、绿色、蓝色和蓝绿色的白光)。因此，当显示元件110的液晶面板由具有红色、绿色和蓝色滤色镜的像素构成时，该照明设备能够发射全色光束。在此情形中，控制部100打开光源101的、所有的颜色LED并且以时分基础打开/关闭各个红色、绿色和蓝色像素。
上述照明设备和投影型显示设备是本发明的实例。然而，本领域技术人员应该理解，在不偏离本发明的范围的情况下，本发明的结构可以被以各种方式改变。

Claims (8)

1.一种照明设备，包括：
光源，所述光源发射多个颜色光束；
照明光学系统，所述照明光学系统将从所述光源发射的所述多个颜色光束中的每一个空间地分裂、迭加所述多个颜色光束中的每一个的分裂光束，并且向显示元件发射迭加光束；
反射型偏振板，所述反射型偏振板被布置在所述照明光学系统和所述显示元件之间，并且透射第一偏振光并且将其偏振态与所述第一偏振光的偏振态不同的第二偏振光朝向所述照明光学系统反射；
反射元件，所述反射元件被布置在所述多个颜色光束中的每一个均被所述照明光学系统空间地分裂的位置处，并且透射所述颜色光束中的每一个的分裂光束，并且在已经透射通过所述反射型偏振板的所述颜色光束中的每一个的分裂光束中，将被所述反射型偏振板反射的每一个颜色光束朝向所述反射型偏振板反射；和
位相差板，所述位相差板被布置在所述反射元件和所述反射型偏振板之间，
其中所述反射元件包括：
第一反射部件，所述第一反射部件透射所述多个颜色光束中的部分颜色光束并且反射除了该透射的部分颜色光束之外的颜色光束；和
第二反射部件，所述第二反射部件反射所述部分颜色光束并且透射除了所述透射的部分颜色光束之外的颜色光束。
2.根据权利要求1所述的照明设备，
其中所述光源包括：
第一固态光源，所述第一固态光源具有在红色波长带中的峰值波长；
第二固态光源，所述第二固态光源具有在绿色波长带中的峰值波长；和
第三固态光源，所述第三固态光源具有在蓝色波长带中的峰值波长，
其中所述第一反射部件透射所述绿色波长带的光并且反射所述红色和蓝色波长带的光，并且
其中所述第二反射部件反射所述绿色波长带的光并且透射所述红色和蓝色波长带的光。
3.根据权利要求2所述的照明设备，
其中所述照明光学系统包括光导装置，在所述光导装置处，从所述光源发射的所述多个颜色光束被供应到一个端表面，并且已经从所述一个端表面进入的所述多个颜色光束在内部传播以从另一个端表面出射，
其中所述光导装置的所述一个端表面包括被第一直线和第二直线划分的第一到第四区域，所述第一直线和第二直线通过所述一个端表面的重心并且相互正交，
其中从所述第二固态光源发射的绿色光束进入所述第一和第二区域，所述第一和第二区域经由作为表示所述第一和第二区域的边界的所述第一直线而彼此相邻，
其中从所述第一固态光源发射的红色光束进入所述第三区域，
其中从所述第三固态光源发射的蓝色光束进入所述第四区域，并且
其中当从垂直于所述光导装置的所述第一平面的方向观察时，所述第一和第二反射部件在沿着所述第一直线的方向上被交替地布置。
4.根据权利要求3所述的照明设备，进一步包括：
第一光导装置，所述第一光导装置使从所述第一固态光源发射的红色光束进入所述第三区域；
第二光导装置，所述第二光导装置使从所述第二固态光源发射的绿色光束进入所述第一和第二区域；和
第三光导装置，所述第三光导装置使从所述第三固态光源发射的蓝色光束进入所述第四区域。
5.根据权利要求1所述的照明设备，
其中所述光源包括：
第一固态光源，所述的第一固态光源具有在红色波长带中的峰值波长；
第二固态光源，所述的第二固态光源具有在绿色波长带中的峰值波长；
第三固态光源，所述的第三固态光源具有在蓝色波长带中的峰值波长，和
第四固态光源，所述的第四固态光源具有在黄色波长带中的峰值波长，
其中所述第一反射部件透射所述绿色和蓝色波长带的光并且反射所述红色和黄色波长带的光，并且
其中所述第二反射部件反射所述绿色和蓝色波长带的光并且透射所述红色和黄色波长带的光。
6.根据权利要求6所述的照明设备，
其中所述照明光学系统包括光导装置，在所述光导装置处，从所述光源发射的所述多个颜色光束被供应到一个端表面，并且已经从所述一个端表面进入的所述多个颜色光束在内部传播以从另一个端表面出射，
其中所述光导装置的所述一个端表面包括被第一直线和第二直线划分的第一到第四区域，所述第一直线和第二直线通过所述一个端表面的重心并且相互正交，
其中从所述第一固态光源发射的红色光束进入所述第三区域，
其中从所述第二固态光源发射的绿色光束进入所述第一区域，
其中从所述第三固态光源发射的蓝色光束进入所述第二区域，
其中从所述第四固态光源发射的黄色光束进入所述第四区域，并且
其中当从垂直于所述光导装置的所述第一平面的方向观察时，所述第一和第二反射部件在沿着表示所述第一或者第三区域和所述第二或者第四区域的边界的所述第一直线的方向上被交替地布置。
7.根据权利要求6所述的照明设备，进一步包括：
第一光导装置，所述第一光导装置使从所述第一固态光源发射的红色光束进入所述第三区域；
第二光导装置，所述第二光导装置使从所述第二固态光源发射的绿色光束进入所述第一区域；
第三光导装置，所述第三光导装置使从所述第三固态光源发射的蓝色光束进入所述第二区域；和
第四光导装置，所述第四光导装置使从所述第四固态光源发射的蓝色光束进入所述第四区域。
8.一种投影型显示设备，包括：
照明设备；
显示元件，所述显示元件利用从所述照明设备发射的光照明；和
投影光学系统，所述投影光学系统投影从所述显示元件输出的图像光，
其中所述照明设备包括：
光源，所述光源发射多个颜色光束；
照明光学系统，所述照明光学系统将从所述光源发射的所述多个颜色光束中的每一个空间地分裂、迭加所述多个颜色光束中的每一个的分裂光束，并且向显示元件发射迭加光束；
反射型偏振板，所述反射型偏振板被布置在所述照明光学系统和所述显示元件之间，并且透射第一偏振光并且将其偏振态与所述第一偏振光的偏振态不同的第二偏振光朝向所述照明光学系统反射；
反射元件，所述反射元件被布置在所述多个颜色光束中的每一个均被所述照明光学系统空间地分裂的位置处，并且透射所述颜色光束中的每一个的分裂光束，并且在已经透射通过所述反射型偏振板的所述颜色光束中的每一个的分裂光束中，将被所述反射型偏振板反射的每一个颜色光束朝向所述反射型偏振板反射；和
位相差板，所述位相差板被布置在所述反射元件和所述反射型偏振板之间，
其中所述反射元件包括：
第一反射部件，所述第一反射部件透射所述多个颜色光束中的部分颜色光束并且反射除了该透射的部分颜色光束之外的颜色光束；和
第二反射部件，所述第二反射部件反射所述部分颜色光束并且透射除了所述透射的部分颜色光束之外的颜色光束。
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